非人类灵长类动物神经外科规划基于MRI的工具箱

该协议对神经工程领域意义重大，因为它提供了一个简洁和单模程序，旨在提高非人类灵长类动物神经外科的精度和安全性。这项技术为研究人员提供了独特的能力，可以可视化他们的植入或注射过程的各个方面，并确保他们可以尽可能进入手术室准备。此方法的可视化演示至关重要，因为它突出了生命大小的物理模型对手术规划的影响和清晰度。

要在磁共振成像软件中提取大脑，请打开插件下拉菜单并选择提取大脑。将提取强度阈值设置为 2.5、2.7，将阈值梯度值设置为零。创建大脑图像的位图后，选择图像菜单下的生成曲面，并输入用于创建包含感兴趣区域的位图的阈值。

然后单击"确定"以创建曲面。并保存提取的大脑区域感兴趣作为NII或NII。GZ 文件。

要生成大脑模型，请打开适当的医学图像处理软件中提取的大脑文件。在编辑器模块菜单中，选择阈值效果，调整阈值范围滑块，以便包含大脑的位图部分在所有三个切片中突出显示。打开模型制造商模块，并在输入卷下拉菜单中，选择位图文件。

在"模型"下，选择"创建新模型层次结构"，然后单击"应用"以创建卷。导入的网状大脑表面导入后，选择图形 1。并禁止任何不必要的图形功能，直到只有包含大脑的特征留在文件中。

然后，将文件保存在 PRT 格式中，以进行进一步操作，并保存为用于 3D 打印的 STL。对于大脑成型，将提取的大脑模型加载到适当的计算机设计软件程序中。在插入菜单的特征部分下，选择转换为网格体和大脑的图形体以将其转换，然后打开此草图选项卡并单击草图以选择顶部平面作为草图平面。

围绕感兴趣的整个半球绘制一个矩形，并选择拉伸凸台基特征以拉伸包含大脑顶部的立方矩形。在"插入"菜单的"要素"部分下，选择"转换为网格实体"，然后选择实体文件夹中的拉伸立方体以进行转换。要创建负空间，请使用组合特征并选择减法选项从新拉伸的多维块中减去大脑模型。

对于头骨建模，将快速 MPRAGE MRI 导入适当的矩阵操作软件程序作为 DICOM 文件。并尽可能使用命令将所有帧合并到单个 3D 矩阵中。确保矩阵的每个 2D 帧显示一个日冕切片，并使用大于运算符的单个像素值来阈值 3D 矩阵以创建二进制掩码。

然后调整阈值，使头骨解剖被面罩捕获。要移除肌肉图层，请从蒙版中迭代抓取 2D 切片，以分别处理 3D 蒙版中每个帧，并使用波浪线运算符反转蒙版的值。头骨值将是一个。

外部和大脑的值为零。向 3D 蒙版添加额外的空体素，直到蒙版的最低分辨率尺寸大于比例因子定义的因子。并在蒙版中线性插值，直到蒙版填充新空间。

然后，将头骨导出为 STL 文件或用于 3D 打印的类似文件类型。若要在 3D 头骨模型中创建颅骨切除术，请打开 MRI 文件，然后手动扫描 3D 矩阵，使用猴子大脑图集中的解剖地标确定颅骨切除术的大致位置。要创建一个阿加罗斯模具，将阿加罗斯溶液倒入一个完整的或半半球脑模中，让溶液在模具内凝固约两个小时。

当 agarose 已设置时，使用铲子轻轻地从模具中取出凝胶模型，注意，不要损坏模具表面。对于 agarose 凝胶模型的模拟注入，将注射器泵安装在立体税架上的立体轴上，然后用电离水填充 250 微升注射器。将注射器装到注射器泵上，并完全将注射液充满水。

使用泵驱动器将食物着色的目标体积加载到注射器中进行注射。弹出食物色素，直到在菜角尖形成一个小珠子。从管尖干燥珠子，将凝胶模型定位在管下。

降低管，直到尖端接触凝胶模型的表面，并注意立体税臂上的测量结果。然后平稳、快速地将管切成凝胶模型，以达到目标注射深度。确保凝胶表面密封在管周围并运行泵，同时观察模具的扩散，直到目标体积已交付。

利用这个协议，可以创建非人类灵长类大脑的解剖学上精确的物理模型。同样，也可以生成从磁共振图像中提取的灵长类头骨的解剖学上精确的物理模型。头骨和大脑的物理模型可以与紧密干扰配合相结合，验证两个模型相对于彼此的准确性，并使外推的MRI分析数据合法化。

在打印前将颅骨切除术插入头骨，可以组合样品界面的所有部分，以评估与头骨和大脑相关的各种成分的几何形状。例如，在此实验中，在手术前，头部柱的脚纵并安装到植入位置的头骨曲率上。使手术时间从开到植入约2.5小时缩短到1小时，大大降低了手术并发症的风险。

阿加罗斯混合脑模型可以在感兴趣的区域注射黄色染料，以估计建议的输液量，并结合阿加罗斯模型与3D打印头骨可用于建模病毒载体注射手术。考虑到不同动物头骨和大脑解剖的变化，在提取过程中的成功将需要在迭代步骤中进行调整。因此，这个工具箱可以用来降低非人类灵长类神经外科的风险，制造技术可以增强神经科学前沿的实验过程。